JP4489054B2

JP4489054B2 - 有機固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP4489054B2
Application number: JP2006155451A
Authority: JP
Inventors: 秀徳上川; 泰広岸本; 博薬井; 洋一小島; 武史高松
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JP2006245614A

Description

本発明は、陰極層に導電性有機材料を用いた有機固体電解コンデンサにおけるリードフレームの構造に関するものである。

チップ状電子部品には、小型化および製造工程の簡略化のために、電子部品素子を支持する機能、及び、該素子と素子外部の回路を電気的に接続するリード線の機能を有するリードフレームが使用されている。

前記リードフレームには、導電性が良い、電子部品素子を支持する強度が強い、錆難い、等の理由からニッケルの含有率が42％程度であるニッケル−鉄系合金（以下、「４２合金」と言う）が多用されている。
特開平６−５４５８号公報

近時、電子部品素子における内部抵抗の減少が進むと共に、リードフレームの電気抵抗を減少することが要求されている。

しかしながら、４２合金よりも導電率の高い金や銅をリードフレームとして使用する場合では、電子部品素子を支持する強度が４２合金に比べて劣るから、リードフレームの厚さを増加する必要があり、チップ状電子部品が大型化することになる。

本発明は、電子部品素子を支持する強度を従来と同程度に維持しつつ、電気抵抗を減少させたリードフレームを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、陽極部材と誘電体皮膜と導電性有機材料からなる層を含む陰極部材とを有するコンデンサ素子と、一端が前記素子の陰極部材に面接触すると共に他端が外部回路とハンダ接続される板状のリードフレームとを具える有機固体電解コンデンサにおいて、前記リードフレームは、基材と、該基材よりも導電率の高い材料からなり、前記基材の表面に前記一端から他端に亘って形成された高導電層と、前記外部回路とのハンダ接続を良好にするためのハンダ接続層とを有し、前記高導電層は、前記ハンダ接続層に比べて厚く形成されていることを特徴とする。

本発明が上記のように構成されることにより、リードフレームの強度は、リードフレームの基材に依存するが、リードフレームを流れる電流の大部分は導電性の高い銅層を流れるから、リードフレームの電気抵抗は銅層に依存することになる。従って、リードフレームの強度は、従来と同程度に維持でき、リードフレームの電気抵抗は、従来よりも減少することになる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態である有機固体電解コンデンサ(１)を示している。有機固体電解コンデンサ(１)において電子部品素子に相当するコンデンサ素子(２)は、その断面を図２に示すように、Ｔa、Ａl、Ｎb等の弁金属によって形成される陽極体(20)に陽極リード線(21)を取り付け、該陽極体(20)の表面に、電解酸化処理にて誘電体酸化皮膜(22)を形成し、該誘電体酸化皮膜(22)上に、ポリピロール、ポリアニリン、ＴＣＮＱ（７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン）錯塩、等の導電性有機材料を用いて陰極層(23)を形成せしめ、該陰極層(23)上にカーボン及び銀ペースト層(24)を形成したものである。有機固体電解コンデンサ(１)は、コンデンサ素子(２)における陽極リード線(21)とカーボン及び銀ペースト層(24)とに、それぞれ板状のリードフレーム(３)(30)を取り付け、射出成形により、コンデンサ素子(２)とリードフレーム(３)(30)の一部とを樹脂にて封止して封止体(４)を形成し、封止体(４)から露出したリードフレーム(３)(30)を封止体(４)に沿って折り曲げ、それから、エージング処理を行なうことにより完成する。

有機固体電解コンデンサは、他の電解コンデンサに比べてＥＳＲ（equivalent series resistance：等価直列抵抗）が数十ｍΩ（ミリオーム）と極めて低く、さらにＥＳＲを小さくするために、リードフレームの電気抵抗を下げる要求が強く、従って、本発明は有機固体電解コンデンサに好適である。

図３は、前記有機固体電解コンデンサ(１)のリードフレーム(３)(30)に使用される金属板(６)の構造を示す断面図であり、図４は、図３に対応する従来の金属板(９)の構造を示す断面図である。なお、リードフレームは、金属板に対しエッチングまたは打抜きを行なうことにより形成される。

従来の金属板(９)は、図４に示すように、４２合金を基材とし、４２合金(90)の表面には、下地層として、ニッケルのメッキによるニッケル層(91)が形成され、該ニッケル層(91)の表面には、リードフレームのハンダ付け性を良くするために、ハンダ（Ｐb−Ｓn合金）のメッキによるハンダ層(92)が形成されている。有機固体電解コンデンサのリードフレームとして使用されている従来の金属板(９)の厚さは、４２合金(90)が約0.1ｍｍ（ミリメートル）、ニッケル層(91)が0.1μｍ（マイクロメートル）のオーダ、ハンダ層(92)が１μｍのオーダである。

本実施形態に使用される金属板(６)は、図３に示すように、４２合金を基材とし、４２合金(60)の表面には、銅のメッキによる銅層(61)が形成される。４２合金の導電率が常温で約1.5×10⁶Ｓ（ジーメンス）・ｍ^-1であるのに比べて、銅の導電率は、常温で約58×10⁶Ｓ・ｍ^-1であり、４２合金よりも著しく高い。従って、４２合金(60)の表面に形成された銅層(61)は、高導電層となる。

リードフレームには、ハンダ付け性を良くする材料を配備することが望ましい。しかしながら、前記材料を銅層(61)の表面に配備すると、銅が前記材料に拡散して、導電率が低下することになる。これを防止するため、銅層(61)の表面に対し、ニッケルのメッキによるニッケル層(62)が下地層として形成され、ニッケル層(62)の表面に対し、ハンダ付け性の良い材料が配備される。ハンダ付け性の良い材料には、ハンダ、金、銀、パラジウム等が挙げられるが、本実施形態では、ニッケル層(62)の表面に、パラジウムのメッキによるパラジウム層(63)が形成され、パラジウム層(63)の表面に、金のメッキによる金層(64)が形成される。

有機固体電解コンデンサ(１)のリードフレーム(３)(30)として使用される本実施形態の金属板(６)の厚さは、４２合金(60)が約0.1ｍｍ、銅層(61)が１μｍのオーダ、ニッケル層(62)およびパラジウム層(63)が0.1μｍのオーダ、金層(64)が0.01μｍのオーダであり、従来の金属板(９)の厚さと同程度である。

本実施形態の有機固体電解コンデンサを制作して、ＥＳＲを測定したところ、ＥＳＲの平均値が40.9ｍΩであった。一方、従来のリードフレームを使用し、その他の条件は本実施形態と同一にして有機固体電解コンデンサを制作し、ＥＳＲを測定したところ、ＥＳＲの平均値が50.0ｍΩであった。従って、本発明により、従来よりもＥＳＲの低いコンデンサを製造できることが分かる。

また、本実施形態のリードフレームと従来のリードフレームのハンダ付け性を、株式会社タムラ製作所製のデジタルソルダーグラフを用いて調べた。この測定装置は、試料にハンダを付けた際に、ハンダにより試料に働く力を時系列的に測定することにより、ハンダ付け性を判定するものである。

図５は、前記測定の結果を示すグラフであり、（ａ）は本実施形態のリードフレームに関するグラフであり、（ｂ）は従来のリードフレームに関するグラフである。グラフの横軸は時間の経過を示し、縦軸はハンダにより試料に働く力を示す。縦軸の値が正のときには、ハンダにより試料を押す力が働き、負のときには、ハンダにより試料を引っ張る力が働く。すなわち、縦軸の値がゼロより下がるほど、前記引張り力が大きく、ハンダ付け性が良好となる。

図５（ａ）および（ｂ）を参照すると、従来のリードフレームよりも本実施形態のリードフレームの方が、短時間で引張り力が大きくなり、ハンダ付け性が良好となることが分かる。

また、ハンダ付け性を良くするためにハンダ（Ｐb−Ｓn合金）層(92)を形成する従来の場合、近時、鉛（Ｐb）の使用による環境への影響が懸念され、さらには、コンデンサ素子を樹脂にて封止する際にハンダ屑が発生して、所定の規格を満たさない不良品を発生させる一因となっていた。本実施形態では、ハンダ付け性を良くするために、ハンダ層(92)の代わりにパラジウム層(63)および金層(64)を形成しているから、ハンダ層(92)を形成することによる前記問題点を回避できる。

また、金の導電率は常温で約46×10⁶Ｓ・ｍ^-1であり、パラジウムの導電率は常温で約10×10⁶Ｓ・ｍ^-1であって、共に４２合金の導電率よりも高いから、パラジウム層(63)および金層(64)、特に金層(64)は、高導電層としても機能する。

また、従来のリードフレームでは、導電率を向上するために４２合金が基材として使用されているが、本発明では、高導電層により導電率が向上するから、鉄のような、適当な強度を有し且つ４２合金よりも安価な材料が基材として使用されることができる。

また、本実施形態のリードフレームは、厚さが従来のリードフレームと同程度であるので、有機固体電解コンデンサを大型化することはない。

上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

例えば、本実施形態では、リードフレームの表面全体に高導電層が形成されているが、リードフレームの表面の一部のみに高導電層が形成されている場合でも、該高導電層が電子部品素子の接続部と外部回路の接続部に亘って形成されていれば、リードフレームの電気抵抗を減少させることができる。

本発明の実施形態である有機固体電解コンデンサの断面図である。図１のコンデンサ素子の断面図である。本実施形態のリードフレームに使用される金属板を示す要部断面図である。従来のリードフレームに使用される金属板を示す要部断面図である。ハンダの濡れ性を示すグラフであり、（ａ）は本実施形態のリードフレームを用いた場合であり、（ｂ）は従来のリードフレームを用いた場合である。

符号の説明

(１) 有機固体電解コンデンサ
(２) コンデンサ素子
(３)(30) リードフレーム
(６) 金属板
(60) ４２合金
(61) 銅層
(62) ニッケル層
(63) パラジウム層
(64) 金層

Claims

陽極部材と誘電体皮膜と導電性有機材料からなる層を含む陰極部材とを有するコンデンサ素子と、一端が前記素子の陰極部材に面接触すると共に他端が外部回路とハンダ接続される板状のリードフレームとを具える有機固体電解コンデンサにおいて、
前記リードフレームは、基材と、該基材よりも導電率の高い材料からなり、前記基材の表面に前記一端から他端に亘って形成された高導電層と、前記外部回路とのハンダ接続を良好にするための第１及び第２ハンダ接続層とを有し、前記高導電層と第１ハンダ接続層との間には下地層とが設けられ、
前記高導電層の厚さはＡ×１０ ^０ μｍ（Ａは１桁の自然数）であり、前記下地層の厚さはＢ×１０ ^−１ μｍ（Ｂは１桁の自然数）であり、前記第１ハンダ接続層の厚さはＣ×１０ ^−１ μｍ（Ｃは１桁の自然数）であり、前記第２ハンダ接続層の厚さＤ×１０ ^−２ μｍ（Ｄは１桁の自然数）であることを特徴とする有機固体電解コンデンサ。
陽極部材と誘電体皮膜と導電性有機材料からなる層を含む陰極部材とを有するコンデンサ素子と、一端が前記素子の陰極部材に面接触すると共に他端が外部回路とハンダ接続される板状のリードフレームとを具える有機固体電解コンデンサにおいて、
前記リードフレームは、ニッケル−鉄系合金からなる基材と、該基材の表面の前記一端から他端に亘って形成された銅層と、該銅層の表面に形成されたニッケル層と、該ニッケル層の表面に形成され、前記外部の回路とのハンダ接続を良好にするためのハンダ接続層とを有し、該ハンダ接続層は、パラジウム層、金層がこの順に形成されたものであり、
前記銅層の厚さはＡ×１０ ^０ μｍ（Ａは１桁の自然数）であり、ニッケル層の厚さはＢ×１０ ^−１ μｍ（Ｂは１桁の自然数）であり、パラジウム層の厚さはＣ×１０ ^−１ μｍ（Ｃは１桁の自然数）であり、金層の厚さはＤ×１０ ^−２ μｍ（Ｄは１桁の自然数）であることを特徴とする有機固体電解コンデンサ。
前記コンデンサ素子は、弁作用金属によって形成される陽極体に陽極リード線を取り付け、該陽極体の表面に、誘電体酸化皮膜を形成し、該誘電体酸化皮膜上に、ポリピロール、ポリアニリン又はＴＣＮＱ錯塩からなる陰極層を具えた請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の有機固体電解コンデンサ。